[论文解读] Multi-frequency studies of galaxies and groups: I. Environmental effect on galaxy stellar mass and morphology

A. Poudel, P. Heinämäki+5 more|arXiv (Cornell University)|Mar 6, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 69被引用 14

一句话总结

本研究利用SDSS、GAMA和WISE的多波段数据，调查大尺度环境密度对星系群中星系恒星质量函数和形态的影响。研究发现，高密度环境中的卫星星系具有更陡的低质量函数斜率和更高的特征质量，尤其是椭圆星系，表明密集区域的星系形成更为高效。

ABSTRACT

To understand the role of the environment in galaxy formation, evolution, and present-day properties, it is essential to study the multi-frequency behavior of different galaxy populations under various environmental conditions. We crossmatch the SDSS DR10 group catalog with GAMA Data Release 2 and Wide-field Survey Explorer (WISE) data to construct a catalog of 1651 groups and 11436 galaxies containing photometric information in 15 different wavebands ranging from ultraviolet (0.152 μm) to mid-infrared (22 μm). We perform the spectral energy distribution (SED) fitting of galaxies using the MAGPHYS code and estimate the rest frame luminosities and stellar masses. We use the 1/Vmax method to estimate the galaxy stellar mass and luminosity functions, and the luminosity density field of galaxies to define the large scale environment of galaxies. The stellar mass functions of both central and satellite galaxies in groups are different in low and high density large scale environments. Satellite galaxies in high density environments have a steeper low mass end slope compared to low density environments, independently of the galaxy morphology. Central galaxies in low density environments have a steeper low mass end slope but the difference disappears for fixed galaxy morphology. The characteristic stellar mass of satellite galaxies is higher in high density environments and the difference exists only for galaxies with elliptical morphologies. Galaxy formation in groups is more efficient in high density large scale environments. Groups in high density environments have higher abundances of satellite galaxies, irrespective of the satellite galaxy morphology. The elliptical satellite galaxies are generally more massive in high density environments. The stellar masses of spiral satellite galaxies show no dependence on the large scale environment.

研究动机与目标

• 理解大尺度环境密度如何影响星系群中星系恒星质量函数和形态特性。
• 评估星系群中星系形成与演化在高密度大尺度环境中的效率是否更高。
• 分离环境、形态和星系群属性对恒星质量和光度函数的影响。
• 检验星系群中星系属性是否依赖于其大尺度宇宙网环境，而不仅限于局部群密度。

提出的方法

• 将SDSS DR10星系群星表与GAMA DR2和WISE数据交叉匹配，构建包含1651个星系群和11,436颗恒星的多波段星表，覆盖15个波段（0.152–22 μm）的测光数据。
• 使用MAGPHYS代码进行Sed拟合，从紫外到中红外波段的宽波段测光中推导出星系的静止框架光度和恒星质量。
• 应用$1/V_{\mathrm{max}}$方法估算星系恒星质量函数和光度函数，校正红移范围0.01–0.2内的选择效应。
• 利用光度密度场定义大尺度环境，区分高密度与低密度的宇宙网区域。
• 分别分析中心星系与卫星星系，比较不同形态类型（椭圆星系与旋涡星系）及环境密度下的恒星质量函数。
• 对恒星质量函数拟合双Schechter函数，并在不同环境条件下比较结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 大尺度环境密度如何影响星系群中星系的恒星质量函数？
• RQ2 在排除形态影响的前提下，高密度环境中卫星星系的恒星质量函数斜率是否与低密度环境中的不同？
• RQ3 卫星星系的特征恒星质量在高密度环境中是否更高？这种差异是否依赖于星系形态？
• RQ4 环境如何影响中心星系的恒星质量函数？这种影响是否依赖于形态类型？
• RQ5 在控制星系形态和星系群丰富度后，环境对星系属性的影响在多大程度上仍然存在？

主要发现

• 无论形态如何，高密度大尺度环境中的卫星星系在恒星质量函数的低质量端表现出更陡的斜率。
• 低密度环境中中心星系的低质量端斜率更陡，但当限定于固定形态类型时，该差异消失。
• 高密度环境中卫星星系的特征恒星质量显著更高，且该差异仅在椭圆星系中具有统计显著性。
• 旋涡星系卫星星系的恒星质量对大尺度环境无显著依赖，表明环境效应具有形态依赖性。
• 高密度环境中，各类形态的星系群均拥有更高丰度的卫星星系，表明密集宇宙网区域中星系形成更为高效。
• 结果支持大尺度环境在塑造星系属性中的作用，尤其对椭圆星系卫星影响更强，并显示出星系形成效率的明确环境依赖性。